JP2000514535A - 弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、各々が熱交換機へ且つ、熱交換機から流体を案内する導管内で、流体が流れる方向を変える弁に関連している。システムに使用される熱交換機は、冷却水を自然な流れ、川水、海水などから得ているが、しばしば詰まるという問題がある。熱交換機をきれいに保つ方法は、定期的に熱交換機をバックフラッシュすること、すなわち流れの方向を例えば毎日数回逆転して、熱交換機の注入領域に生じる沈泥と粒子を、それらが入ってくるのと同じ通路で洗い出すことである。本発明による弁は、円筒形ケーシングと、その中に囲まれた弁体（１８）から成る。各々が熱交換機へ且つ、熱交換機導管から流体を案内する導管は、ケーシング上の各端部プレートにおいて正対して配置された二つの接続管につながっており、弁が実質的に90°回動すると、弁体を二つの異なった位置になることができ、前記流体のいずれかが、貫通路（１９及び２０）または貫通路（２１及び２２）を介して案内される。

Description

【発明の詳細な説明】 弁 本発明は、導管内で流体が流れる方向を変える弁に関連し、流体を各々、熱交 換機へ且つ熱交換機から案内している。前記弁は回動可能な弁体と、端部プレー トを備えた円筒形ケーシングとから成る囲み弁ハウジングとから成っており、前 記弁が仮想軸と同軸の回転軸を備え、そして四つの貫通路が弁体を介して、流体 の主流方向が弁体の回動軸と平行に配置されるように延び、二つの貫通路の開口 部は、弁体が第一回動位置にある時、各端部プレートにおける二つの開口部の正 面において整合しており、別の二つの貫通路の開口部が、弁体が第二回動位置に ある時、端部プレートの前記開口部の正面において整合する。 システムに使用されている熱交換機は、冷却水が自然流、川の流れ、海水など から得られ、度々詰まりが問題になる。この原因は、一方で沈泥と粒子が、他方 で生物学的な成育物が、冷却チャンネルを詰まらせる。 熱交換機をかなり清潔に保つため、容易で環境に優しい方法は、バックフラッ シュを定期的に行うこと、すなわち流れ方向を日毎に一回または数回逆転させる ことである。流れ方向を逆転することによって、熱交換機の注入領域で詰まって いる沈泥と粒子は、それらが入ってきたのと同じ路から流出される。 その様なバックフラッシュシステムは通常、注入導管 と放出導管を接続する四つの弁と二つの管から構成されている。その様なシステ ムに対する投資費用は、しばしば熱交換機に対する費用と比較して、より大きい 。従ってバックフラッシュは、熱交換機の効果を低下させることに関連しており 、不必要なエネルギー損失を生じる様な程度までは、使用されない。また記載さ れた型式のフラッシュバックシステムには別の欠点があり、すなわち誤った弁を 開けたり、閉めたりする危険がある。各々が二つの位置を有する四つの弁と弁位 置に対して、１６通りの組合せができるので、制御と監視の高い確実性が要求さ れる。 類似の種類の弁は、例えば米国特許明細書第4,203,469号から知られている発 明によって提案されており、冷却システムで使用されている弁を説明する。この 弁は回動可能な円筒体と、ケーシングと二つの端部プレート部分から成る弁ハウ ジングから構成され、実質的に弁を機能する幾つかの要素が、弁と一体型になっ ていた。各プレートには、弁と導管を接続するように外へ延びる二つの管があり 、それらの管は弁体の回動軸に対して斜めである。一方の端部プレートには、バ ネによって弁体の一端に利用されるシールワッシャを、他方の端部プレートには 、弁体を回転させる電動装置を備える。この実施例は比較的小さな管の径のシス テムに最高に適しており、幾つかの方法で大きな弁にはその複雑さにより適切で はない。この設計を用いて、冷却水システムに使用される と、機能的な妨害による負担が非常に大きくなり、湿気の負担が非常に大きくな って、特に海水を冷却のために使用すると、腐食性が高くなる。また米国特許明 細書第4,203,469号に記載の弁は、比較的容量が大きく、四つの貫通路が弁体を 介して、四つの貫通路の全てが弁体の中間部分で、同じ大きさの直径の部分を横 断する様に延びている。弁体における中間部分の横断面は、貫通路の直径の合計 よりも相当大きな、最大の直径を有する。 本発明の目的は、熱交換機用のバックフラッシュシステムに対する負担を相当 軽減し且つ、取扱をより簡単にしたシステムを提供することである。 費用は、四つの弁を一つと取り替えて、配管を簡単にすることで低減させるこ とができる。また弁の構造は費用にとって非常に重要であり、簡単で少し機械化 された構造が求められている。下記の説明にはその様な実施例が記載されている 。 取扱は、一つの弁だけをバックフラッシュ時に動作させること、弁が単に二つ の位置をとることによって簡略化される。この簡略化により、例えばバックフラ ッシュ弁を遠隔操作する進歩的な制御システムを必要とすることはない。弁は、 二つの端部位置の間を動くことが可能な、シリンダまたは回動軸装置によって、 制御することができる。 本発明の可能な実施例を以下の第１図〜第１２図を参照して説明する。 第１図は、従来の主要部によるバックフラッシュ装置を図示している。 第２図は、本発明によるバックフラッシュ弁を図示している。 第３図は、バックフラッシュ弁の斜視図である。 第４図は、弁体と貫通路装置の主要部を図示している。 第５図は、バックフラッシュ弁の側面である。 第６図は、バックフラッシュ弁の端部である。 第７図は、第６図のバックフラッシュ弁を介するＩ−Ｉ線に沿った横断面図で ある。 第８図は、第７図における領域Ａの拡大図である。 第９図〜第１１図は各々、第５図のバックフラッシュ弁をII−II線、III−III 線及びIV−IV線に沿った横断面図を示している。 第１２図は、弁体の別の実施例を示している。 第１図は弁装置４〜７を備えたプレート形熱変換装置１を示しており、弁装置 は、熱変換装置における流れを逆に、すなわち流体を熱交換機へ且つ熱交換機か ら案内する、導管２及び３内の流れの方向を変えられないにも係わらず、熱交換 機のバックフラッシュを行うことができる。 普通の動作時は、弁４及び５は開かれて、弁６及び７は閉じられる。図面にお いて、導管２は注入導管であり、導管３は放出導管であり、流体が導管２、弁４ を介して、注入ポート１０を介する熱交換機に入る。熱交換機を通 過した後、流体は放出ポート１１を介して出て、弁６へ更に導管３を介して通過 する。熱交換機はバックフラッシュする際、弁４及び５は閉じられ、弁６及び７ は開けられる。導管２を介する流体は、それによって導管８に流下され、弁７を 介してポート１１に入る。流体はその後、普通の流れの方向と反対の方向に、熱 交換機を通過する。流体は、ポート１０を介して導き出され、弁５と導管９を通 過して、導管３に運ばれる。 第２図は、プレート形熱交換機１を示しており、注入導管２と放出導管３をつ なげたフラッシュ弁１２を各々備えている。バックフラッシュ弁は、第１図の弁 ４〜７と導管８及び９と同じように機能する。 通常動作におけるバックフラッシュ弁の弁体は、注入導管２が注入ポート１０ に、放出導管３が放出ポート１１と、弁体における好ましくは円筒形の二つの貫 通路を介して接続されるような位置に回動される。 バックフラッシュする際、弁体は注入導管２が放出ポート１１と、放出導管３ が注入ポート１０と接続されるような、別の位置に回転される。バックフラッシ ュ弁の設計と機能を、更に第３図〜第１２図で説明する。 第３図は、第２図を参照して記載されたものと同じ型式のフラッシュ弁を示し ているが、ここでは第２図の弁と比べて90°回転されているのを示している。弁 ハウジングは二つの平坦な端部プレート１３ａ及び１３ｂ、ケーシング１４そし て、端部プレートとケーシングを共に 保持するネジ接合部１７から成る。二つの端部プレート１３ａ及び１３ｂには、 外へ延びる接続管１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び、１６ｂがあり、それらは流体を 熱交換機へ且つ熱交換機から案内する導管に接続されている。接続管がここでは 、いかなるフランジまたは別の型式の管コネクタも示されていないが、無論その 様な手段を備えている。 第４図は、通常動作の位置にある弁体１８を図示しており、弁を第３図の弁の 様に配置させた時のものである。四つの貫通路１９〜２２が、弁体を介して延び て、弁体の二つの端部にある各開口部１９ａ〜２２ａと１９ｂ〜２２ｂで開放し ている。開口部は等しく90°ずつの角度で弁体の回動中心部から同じ間隔を空け て、分配されている。貫通路１９及び２０は、同時に回動軸を構成する、弁体の 仮想の長手軸と平行であり、正対して配置され且つ、好ましくは一般的に円形断 面を有し、通常動作の際に弁体が流体の流れが貫通路を介して通るような回動位 置にあり、バックフラッシュ弁が、対応する長さの管より高い圧力降下を生じさ せないように、備えられる。 貫通路２１及び２２は、貫通路の開口部が180°ずれるように、弁体を介して 斜めに延びている。弁体はその長手軸の周囲を90°回動させて、第３図の弁ハウ ジングに備えられると、接続管１５ａは接続管１６ｂに、１６ａは１５ｂに接続 されて、本発明の目的である流体が流れる方向を変えることを達成する。 ケーシング１４と同様に、二つの端部プレート１３ａ及び１３ｂは、端部プレ ートを介して延びる長いネジを有するネジ接合部によって、共に保持され、各ネ ジは第５図に示されたように、その端部の一方にナット１７ｂがある。ネジ接合 部をしっかり締めることによって、端部プレートとケーシングが堅く耐久性のあ るユニットを形成し、通常は実質的に導管で生じる力とトルクに耐える。 第６図は、第５図に示された弁の左側の端部プレートである。ここで説明され る弁は、円形端部プレートを有するが、その別の形状にすることもまた可能であ る。小さな弁には例えば、二つのネジで充分で可能であるが、端部プレートが長 い形状であり得る場合、そしてもし弁に四つのネジがあると、恐らく経費の面で 角形端部プレートに最も適している。 第７図には貫通路１９及び２０は、各接続管１５ａ、１５ｂと１６ａ、１６ｂ の正面において整合した状態で弁体１８を示している。。二つの斜めの貫通路２ １及び２２は、弁体の直径が減少できるように、弁体の中心部ではより長い部分 を有する。 ケーシング１４は円筒体１４ａから成り、円筒体の端部にはフランジ１４ｂが 備えられ、そして各フランジに端部プレート１３ａ及び１３ｂを各々シールする ガスケット３２ａを備えたガスケット溝３２がある。ケーンングの内側に流体が 接触するので、ケーシングは好ましく は、ステンレス鋼、チタンまたは強化プラスチックの様に、充分な腐食特性に優 れた材料で作られている。ケーシングが金属製の材料で作られていると、好まし くはフランジは円筒体と溶接されるリング形である。ケーシングの材料は、強化 プラスチックであるなら、フランジは製作の際、ケーシングに組み入れられる。 弁体の二つの平坦な端面には、ガスケット３１ａを各開口部１９ａ〜２２ａと １９ｂ〜２２ｂの周囲にガスケット溝３１が各々あり、それらのガスケットは端 部プレート１３ａ及び１３ｂをシールする。確実な圧力降下は常に、熱交換機で 生じ、熱交換機では注入導管における圧力が、放出導管における圧力より、幾分 か高い。この圧力差が、注入導管から放出導管への漏れるのを防止するため、二 つの対応する貫通路の少なくとも一つが、開口部の周囲をシールしなければなら ない。第８図はガスケットが、端部プレートにおけるカバープレート２９と組み 合わさっているのを示している。 端部プレート１３ａと１３ｂが、弁に生じ得る流体圧に耐えることができるよ うすることを、更に説明する。一方で圧力容器の力の必要条件は、許容歪みレベ ルに対して充分でなくてはならず、他方でゆがみレベルが大き過ぎることがない ことである。なぜならガスケット３１ａのガスケット圧力が低下して、漏れの危 険が生じるからである。低水準の合金圧力容器鋼で端部プレートへを作ることに よって、充分な強さを並の費用でえることがで き、腐食作用を防止するために、端部プレートの内側がカバープレート２９で覆 われる。カバープレートは、端部プレートの内側全体を覆う必要はないが、少な くともガスケット３２ａがカバープレートと組み合うだけの寸法でなければなら ない。第８図には、カバープレート２９が接続管１５ｂと溶接されているのを示 している。管を接続する際、カラー２９ａがカバープレートにあり且つ、カラー は接続管に延びており、堅固な溶接部２９ｂは、いかなる危険性もなく、端部プ レートの低水準な合金鋼によって汚される、カバープレートの材料に利用される 。 弁体は、その長手軸の周囲を回動できるように吊り下げられている。突出軸２ ３は端部プレート１３ａにねじ込まれ、その外端部は滑らかな円筒部によって構 成され、そして回動時に弁体における材料の摩損を防ぐため、ベアリング２４が 弁体内ある。弁体の右側端部が、少し異なった方法で吊られており、弁体を回動 させるのに必要なトルクが、また懸架装置部分を構成する突出軸２５を介して伝 達される。突出軸２５が弁体に挿入されている角形部分２５ａで設計されており 、突出軸が挿入される弁体の孔は、対応する部分を有して、突出軸が弁体に回動 可能に固定される。勿論、突出軸と弁体との間の相互回転を、鍵接合のように別 の方法で防止することができる。突出軸２５は、放射方向の力を得るベアリング ２６において端部プレート１３ｂにジャーナル軸受けされて いる円筒部２５ｂを有する。 弁を通過する流体は、周囲に対して確実に圧力が過剰であり、シール２７は流 体が漏れ出るのを防止する。安定した適切なシールを機能するため、シール材料 を一定の程度に圧縮する必要があり、このため締め付ける時、シールに圧力を加 えるナット２８があり、ナットは締め付ける以前に一定の余裕となる寸法がある 。またナットは突出軸２５が、弁体の外に滑り出るのを防止し、ナットは突出軸 の円筒部２５ｂ上の外側端面と結合する。従ってナットは青銅の様な、良好なジ ャーナル軸受特性を有する材料で作られるべきである。 第９図は、弁体１８の端面とケーシングを示している。部分II−IIは各々端部 プレート１３ａと弁体１８とケーシング１４との間の接合部を示しており、その 部分は単にネジ１７ａと突出軸２３を介した断面である。ガスケット３１ａは各 貫通路１９〜２２の周囲にあり、ガスケット３２ａはフランジ１４ｂにある。 各々第９図、第１０図及び第１１図には、部分II−II、III−IIIそしてIV−IV から、どの様に貫通路２１及び２２の部分が、弁体の長さに沿ってどの様に変わ っているか示されている。四つの貫通路全てを弁体の同じ直径で切断すると、貫 通路の断面が弁体の中心部で拡大するように設計しているので、弁の寸法を小さ いままにできる。このことは幾つかの理由から望ましい。一方で製作費用が弁の 大きさに依存しており、より小さな弁は大きなも のを作るより安価で、他方で装備する際に、弁が小さいと小さな空間を要し且つ 、取扱がより便利なので有利である。 示されている弁は、横断面が円形の二つの貫通路が弁の全体に渡っており、別 の二つの貫通路の横断面は様々な形状をしている。四つ全ての貫通路の横断面は 、その形状がその長さに沿って変化し、且つ拡大して、それらの断面は同じ径を 横切ると、弁の寸法が図示されている弁に対して少し減少することができる。 第１２図は、弁体３３の別の実施例を示しており、弁体は二つの端部プレート ３４と３５から成り、それら端部プレートの間に四つの管３６〜３９がある。前 記管は、貫通路１９〜２２が弁体１８の開口部と接続するのと同じ方法で、端部 プレートの開口部と接続している。これはすなわち正対して配置された二つの管 が、弁体の仮想の長手軸と平行であり、そしてもう二つの管が一方の端部プレー トの各開口部から、もう一方の端部プレートで正対して配置された開口部に延び ている。 弁体３３は好ましくは、一方で堅固で形状が固定した、他方で良好な腐食抵抗 を有する、例えば金属、セラミックまたは強化プラスチックのような材料で作ら れる。また勿論、異なった材料で作られ、幾つか接合された細部から作り出すこ とができる。 弁体の貫通路の流れ抵抗は、できるだけ低くされるべきである。この抵抗を小 さくするため、各館通路に対す る流体の径は、接続管１５ａ、１５ｂ、１６ａそして１６ｂに対するそれと同じ であるべきである。通常の動作時に、弁体の回動軸と平行な二つの貫通路は、好 ましくは流体路に使用される。それは路が直線管と比較して、いかなる付加的な 圧力損失も生じさせないからである。別の二つの貫通路は、弁体を介して斜めに 延びており、流体の流れる方向を変えさせるような、幾らか大きな損失が生じる が、バックフラッシュが単により短時間の周期で生じると、汲み上げエネルギー の総増量はほんの僅かである。 弁体を備えたバックフラッシュ弁の設計は、二つの端部プレートから成る弁ハ ウジングと、ケーシングによって囲まれており、端部プレートとの間の境界と、 弁体及びケーシングである中間に位置する部分は、平面平行である。そしてケー シングと弁体はメンテナンス作業の際、非常に簡単に解体及び組み立てることが できる。組立の際には、ネジ接合部１７と突出軸２３及び２５を移動させなけれ ばならないだけである。その後、ケーシングと弁体は放射方向に移動させること ができ、それらは端部プレートから自由になる。注入導管または放出導管のどち らも、バックフラッシュ弁と共にメンテナンス作業の際は、解体する必要がない 。 上記で説明したバックフラッシュ弁は、二つの移動可能な端部プレートを備え た弁ハウジングを有するが、また一方の端部プレートが、ケーシングに常置して 取り付 けられ且つ、もう一方の端部プレートが取り外し可能にすることができる。そし てケーシングは、頑強なフランジを備えており、フランジは好ましくは、例えば フランジと端部プレートの孔を介して延びるネジまたは、フックネジのような、 幾つかの種類のネジ接合部であり、緩んだ端部プレートを取り付ける。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １.回動可能な弁体（１８）と端部プレート（１３ａ、１３ｂ）を備えた円筒形 ケーシング（１４）から成る囲み弁ハウジングから構成され、弁体（１８）が円 筒形ケーシング（１４）の仮想軸と同軸の回動軸を有し、そして四つの貫通路（ １９〜２２）が、弁体（１８）を介して、流体の主要な流れの方向が、弁体（１ ８）の回動軸と平行な向きに成るように延び、二つの貫通路（１９、２０）にお ける開口部（１９ａ〜２０ｂ）は、弁体（１８）が第一回動位置にある時、各端 部プレート（１３ａ、１３ｂ）における二つの開口部の正面において整合し且つ 、別の二つの貫通路（２１、２２）における開口部（２１ａ〜２２ｂ）は、弁体 （１８）が第二回動位置にある時、端部プレート（１３ａ、１３ｂ）における前 記開口部の正面において整合して、流体を各熱交換機へと、各熱交換機から案内 する導管（２、３）内で、流体が流れる方向を変える弁（１２）において、 向かい合った二つの貫通路（１９、２０）は実質的に弁体（１８）の回動軸と平 行であり、別の二つの貫通路（２１、２２）は弁体（１８）を介して、各端部（ ２１ａ〜２２ｂ）で約180°ずれるように、斜めに延びており、少なくとも二つ の貫通路（１９〜２２）が弁体の中央部では円形断面でないことをことを特徴と する弁。 ２.弁ハウジングが、実質的に厚さが等しい二つの平坦な端部プレートを有し、 各端部プレートが、正対に配置 された二つの接続孔を備え、一方の端部プレート（１３ａ）における接続孔は、 他方の端部プレート（１３ｂ）において接続孔の正面では整合して配置されるこ とを特徴とする請求の範囲１による弁（１２）。 ３.弁ハウジングが、円筒形ケーシング（１４）と可動な二つの端部プレート（ １３ａ、１３ｂ）から成り、端部プレート（１３ａ、１３ｂ）が、ケーシング（ １４）と、端部プレート（１３ａ、１３ｂ）の外形に沿ったネジ接合部によって 、取り付けられることを特徴とする請求の範囲１または２による弁（１２）。 ４.ネジ（１７ａ）が、二つの端部プレート（１３ａ、１３ｂ）の間で延びてお り、端部プレートは、前記ネジ（１７ａ）を締め付ける際、ケーシング（１４） に対して圧力を加えられることを特徴とする請求の範囲３による弁（１２）。 ５.弁ハウジングが、常置するように取り付けられた端部プレートを備えた円筒 形ケーシングと、可動な端部プレートから成り、前記端部プレートの外形に沿っ たネジ接合部によって、ケーシングに取り付けられることを特徴とする請求の範 囲１または２による弁（１２）。 ６.導管（２、３）に接続する管状装置（１５ａ〜１６ｂ）が、弁体（１８）の 回動軸と平行であることを特徴とする請求の範囲１〜５のいずれか一つによる弁 （１２）。 ７.熱交換機（１）内の冷却水が流れる方向を変えるこ とに適していることを特徴とする請求の範囲１〜６のいずれか一つによる使用さ れた弁（１２）。